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Elektrodynamische Leistungsmesser weisen sowohl bei Ausführungen mit als auch ohne Eisenkern den Nachteil auf, dass ihre Anzeige bei sehr kleinem Leistungsfaktor von den richtigen Werten ganz erheblich abweichen. Der Fehler würde der Bauart dieser Messinstrumente entsprechend für einen Leistungsfaktor cos r. p = 0 sogar unendlich gross sein.
In bestimmten Fällen der Praxis ist es aber erforderlich, gerade Leistungen bei sehr kleinem Leistungsfaktor mit ausreichender Genauigkeit zu messen, beispielsweise bei der Bestimmung des Wirkverbrauches von Drosseln, Kondensatoren u. dgl.
Nach der vorliegenden Erfindung lässt sich in diesen Fällen dadurch eine praktisch fehlerfreie Messung ermöglichen, dass zu den elektrischen Grössen der zu messenden Leistung für sich genau bestimmte zusätzliche elektrische Grössen hinzugefügt werden, durch die die Leistung in den Bereich eines grösseren Leistungsfaktors gebracht wird, der ohne weiteres mit der gewünschten Genauigkeit gemessen werden kann, von dem so gemessenen Wert aber der den hinzugefügten elektrischen Grössen entsprechende Wert abgezogen wird.
Hiezu kann man also etwa in dem wattmetrischen System des Leistungsmessers der Stromspule (oder auch einer zusätzlichen Stromspule) einen gegen die Spannung nur wenig phasenverschobenen zusätzlichen Strom aufdrücken, die dem zusätzlichen Strom entsprechende Leistung aber in einem zweiten Instrument unter Vermeidung neuer Fehlerquellen messen und endlich die so gemessene Leistung als die Differenz der beiden Wirkungen durch ein geeignetes Zeigersystem zur Anzeige bringen.
Im folgenden sind einige Ausführungsformen des Erfindungsgedankens an Hand der Zeichnung besprochen. In Fig. 1 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der der zusätzliche Strom (Wirkstrom) dem eigenen Netz entnommen wird.
Es seien a und b Hin- und Rückleitung eines einphasigen Wechselstromnetzes und 1 und 11 zwei Spulensysteme von je zwei Spulen. Der Belastungsstrom, dessen Leistung gemessen werden soll, durchfliesst nur die Stromspule c des Systems 1, dessen Spannungsspule d etwa mit jener f des Systems 11 in Reihe an der zu messenden Spannung liegt. Das System 11 besitzt ferner eine Spule y, welche über einen Widerstand h an der zu messenden Spannung liegt, so dass der durch sie fliessende Strom i2 auch durch die Stromspule des Systems 1 fliesst.
Beide Systeme sind reine Leistungsmesser und mit ihren Drehmomenten einander entgegengesetzt wirkend geschaltet. Somit zeigt das System I eine Leistung als Mittelwert über die Periodendauer T
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während das System 11 analog
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anzeigt. Sind die beiden Systeme vollkommen gleichartig, so lassen sich die Ausschläge-direkt durch eine geeignete-Vorrichtung (etwa Bandkupplung) addieren, so dass der Zeiger selbst nur die Summe von (1) und (2), d. i.
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also die wahre zu messende Leistung anzeigt.
Dabei ist der Widerstand h so zu wählen, dass der Zusatzstrom i2 selbst bei cos tp = 0 an der Belastung den Leistungsfaktor im System I
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zeigt die Zusammensetzung der Ströme il und i2 zum Gesamtstrom der Stromquelle des Systems I, wobei der Phasenwinkel beispielsweise von'lt/2 auf efi verbessert wird. Diese Aus- führungsform zeichnet sich durch eine besonders einfache Schaltung aus, die durch einen gewissen Nachteil, nämlich einen hohen Eigenverbrauch, insbesondere bei verhältnismässig grossen Spannungen, erkauft wird.
Diesen kleinen Nachteil kann man nach der weiteren Erfindung dadurch vermeiden, dass man den zusätzlichen Strom dem Leistungsmesser mit sehr niedriger Spannung über einen entsprechenden Transformator zuführt. Dies ist hiebei aus dem Grunde zulässig, da ja die Spannung des Zusatzstromes für das Messergebnis gleichgültig ist und auch die Übereinstimmung der Phasenlage von Strom und Spannung keinesfalls vollständig zu sein braucht.
Ein Ausführungsbeispiel hiefür ist in Fig. 3 schematisch dargestellt. Das System I ist wie in Fig. 1 geschaltet, während der Strom i2 von der Sekundärseite le eines Hilfstransformators über die Stromspule c des Systems I, die Spule 9 des Systems II und den Widerstand A entnommen wird. Die Primärseite l des Hilfstransformators liegt an den Netzklemmen. Durch geeignete Wahl des Übersetzungsverhältnisses des Hilfstransformators lässt sich der Leistungs. verbrauch auf ganz geringe Werte beschränken, so dass sich der Eigenverbrauch des gesamten Instrumentes von dem der normalen elektrodynamischen Leistungsmesser nicht wesentlich unterscheidet.
In manchen Fällen kann es eine weitere Verbesserung darstellen, statt eines aus dem Netz entnommenen zusätzlichen Wechselstromes Gleichstrom zu verwenden, etwa indem man, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, an der Stelle des Hilfstransformators nach Fig. 3 eine Batterie m einschaltet. Da hiebei die Spannung der Batterie beliebig klein gewählt werden kann-eine Grenze ist lediglich durch die ohmschen Widerstände der Spulen c und 9 gesetzt -, ist auch in diesem Falle der Eigenverbrauch des Messinstrumentes sehr gering.
Um in einzelnen Fällen auch bei sehr kleinen Leistungsfaktoren noch eine genaue Messung vornehmen zu können, kann als weitere Verbesserung der Widerstand e, der im Kreise der Spannungsspulen liegt, auf verschiedene Werte einstellbar ausgeführt werden. Hiedurch wird der Ausschlag des Instrumentes um das Verhältnis der Widerstandsänderung vervielfacht, so dass auch bei sehr kleinen Leistungsfaktoren der volle Anzeigebereich der Skalen ausgenutzt werden kann.
Die Anwendung des Erfindungsgedankens ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, insbesondere lässt sich auch Wechselstrom von jeder beliebigen andern Phasenzahl auf diese Weise messen, indem etwa, wie dies ja an und für sich bekannt ist, mehrere Systeme verwendet werden. Als Beispiel hiefür ist in Fig. 5 die Anwendung der Schaltung nach Fig. 1 als Zwei-Wattmeterschaltung für Dreiphasenmessung gezeichnet. Man kann hiebei als weitere Verbesserung auch die Drehmomente der beiden Systeme auf eine einzige Anzeigevorrichtung einwirken lassen, so dass die richtige Dreiphasenleistung auch bei sehr kleinen Leistungsfaktoren ohne weiteres abgelesen werden kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren und Anordnung, zur Messung von elektrischen Leistungen, insbesondere mit sehr kleinem Leistungsfaktor, dadurch gekennzeichnet, dass zu den elektrischen Grössen der zu messenden Leistung für sich genau bestimmte zusätzliche elektrische Grössen hinzugefügt werden, durch die die Leistung in den Bereich eines grossen Leistungsfaktors gebracht und so gemessen wird, wobei von dem so bestimmten Wert aber der den hinzugefügten Grössen entsprechende Wert abgezogen wird.